Расширение пределов измерения.
Для расширения пределов измерения находят применение шунты, добавочные сопротивления и емкости, резистивные и емкостные делители напряжения, измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Расширение пределов измерения амперметров достигается включением шунта параллельно прибору. , где
.
Шунты применяются только в цепях постоянного тока с приборами МЭ системы.
Для расширения пределов измерения вольтметра последовательно с сопротивлением рамки включается добавочное сопротивление :
, где
.
Добавочные резисторы можно использовать в цепях постоянного и переменного тока с приборами (mA и V) МЭ, ЭМ, ЭД, ФД систем и с приборами ЭС в цепях постоянного тока.
С приборами ЭС системы обычно используют добавочные емкости, поскольку сам ЭС вольтметр является емкостью:
, где
.
Расширение пределов измерения по напряжению используются делители напряжения.
Уравнением делителя напряжения является уравнение, связывающее и
.
.
Обычно все резисторы, кроме , обозначают через
.
.
.
Напряжение на выходе делителя является идеальным, чтобы его измерить к выходу делителя подключается вольтметр. Так как вольтметр обладает собственным сопротивлением, то:
, отсюда
.
. Т.е. возникает погрешность измерения, связанная с собственным сопротивлением вольтметра, которую можно вычислить по формуле:
,
.
С приборами ЭС системы употребляются емкостные делители напряжения.
,
и если емкость ЭС вольтметра , то
.
.
В цепях постоянного тока для расширения пределов измерения электростатического вольтметра применяется делитель напряжения, выполненный из проволочных или непроволочных сопротивлений:
,
откуда , где U - измеряемое напряжение, Ue- напряжение на зажимах вольтметра,
.
В этой схеме сопротивление изоляции прибора должно быть значительно больше сопротивления r1.
Измерительные трансформаторы токаприменяются при измерении больших токов. У трансформаторов тока номинальный первичный ток больше номинального вторичного, поэтому в них число витков w1<w2.
,
где I1 и I2 - первичный и вторичный токи;
w1 и w2 - число витков в первичной и вторичной обмотках;
k1 - действительный коэффициент трансформации трансформатора тока.
Определив по амперметру I2, можно найти ток I1:
.
На практике обычно пользуются номинальным коэффициентом трансформации:
.
Тогда приближенное значение измеряемого тока равно:
.
Относительная погрешность трансформатора тока, происходящая из-за неравенства действительного и номинального коэффициентов трансформации, может быть определена из следующего выражения:
.
Измерительные трансформаторы напряжения применяются при измерении больших напряжений. Первичное номинальное напряжение в трансформаторах напряжения всегда больше вторичного номинального напряжения, поэтому в них w1>w2:
,
где U1 и U2 - первичное и вторичное напряжения;
w1 и w2 - число витков в первичной и вторичной обмотках;
kU - действительный коэффициент трансформации трансформатора напряжения;
Измеряемое напряжение равно:
U1 = kU·U2.
На практике обычно пользуются номинальным коэффициентом трансформации:
где kUн - номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения;
U1н, U2н - номинальные значения первичного и вторичного напряжений, указанные на щитке трансформатора.
Приближенное значение измеряемого напряжения:
.
Относительная погрешность трансформатора напряжения равна: